摘 要

随着目前科学技术与日俱增的速度成长，人们逐渐把研究的重心之一放在物联网技术方面。在物联网技术五花八门的运用中，位置信息是事物的根本特征之一，融合了位置信息的情报才具有实际意义，如环境监测、火宅监测中唯有知道准确的位置信息才能使监测救援等行为更有价值，更高效。在此基础上，对事物的位置识别技术已成为物联网的关键骨架之一。位置识别将定位技术作为基础，并把网络路由、信息融合和各种各样的位置识别应用服务相关联的工艺相综合，实现功能上的延拓，以便为用户提供更优质的服务，这即是研究的最终目的。人们越来越依赖于定位导航的应用服务，尤其是那些大型复杂的室内环境，更是需要借助较为准确的位置信息来整合数据、资源，提高服务效率，优化服务质量和确保公共安全。GPS无法对室内环境进行覆盖，而室内环境的影响因素更多，信号传播特性复杂多样，因此室内定位技术是目前研究的重难点。对于室内定位技术这一目前研究工作中的重难点问题，本人在设计中做了下述工作内容：

系统的学习了现有的位置感知相关理论和应用技术，针对室内定位的特色及其需求，比较分析了各类定位技术的差异点，完成了室内定位技术的论证及适用方案的选定。由于设计时间有限及个人能力的不足，本文仅对ZigBee、RFID无线通信技术做了皮毛的阐述，重点对以RSSI值为前提的三边定位方法做了初步探讨，得到定位误差并剖析其原因。

关键词：室内定位；定位算法 ；RSSI；射频识别；ZigBee

Abstract

With the rapid development of science and technology, networking technology has been becoming a hot topic. In various applications of networking technology, the location information is an essential attribute of things. Message combined with the location information has meaning. Such as in environmental monitoring or monitoring house on fire ,only to know the exact location information can enable monitoring,rescue behavior and so forth more valuable and more efficient. Based on this, location-aware technology of the Internet of things has become one of the key technology backbone networking technology. Location-aware location based on positioning technology, combined the network routing technology, information fusion technology and a variety of location-aware applications and services, to achieve functional extension in order to provide users with a better service, that is to say, it is the ultimate purpose of the study. The demand for navigation and positioning becomes more and more strong, especially in some large-scale indoor environment. Highly precise location information is demanded to integrate data and resources, to improve service efficiency, to optimize service quality and to ensure public safety. GPS can not cover the indoor environment, however, factors affecting the indoor environment are more complicated and signal propagation characteristics are complex and diverse, therefore indoor location is one of the significant and difficult topics of current research. In this paper, for this hot issue--indoor location-aware technology of IOTs, we make the following study.

I studied the existing location-aware theory and application technology Systematically. Towards the characteristics and its requirements of indoor positioning , I compare and analyze differences in various types of positioning technology. I complete the demonstration of indoor location technology and accomplish selection of applicable programs ultimately. Due to the limitation of design time and individual capability, this article only make a roughly explanation for wireless communication technology such as ZigBee and RFID. Focusing on RSSI-based trilateral location algorithm and its improved algorithm to do a preliminary study , I obtain and analyze positioning error.

Keywords: indoor positioning; positioning algorithm; RSSI; RFID; ZigBee

目录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 课题研究背景及国内外研究现状 1

1.2.1 课题研究背景 1

1.2.2 室内定位技术国内外研究现状 2

1.3 课题研究意义 3

1.4 论文主要研究内容 3

1.5 本章小结 4

第2章 室内定位算法分析 5

2.1 基于距离的定位 5

2.1.1 TOA 5

2.1.2 TDOA 5

2.1.3 AOA 6

2.1.4 RSSI 7

2.2 距离无关的定位算法 7

2.2.1 质心算法 7

2.2.2 DV-Hop算法 8

2.2.3 APIT算法 8

2.3 定位算法数学模型分析 8

2.3.1 三边测量算法模型 8

2.3.2 三角测量算法模型 9

2.3.3 极大似然估计法模型 10

2.4 本章小结 11

第3章 ZigBee技术与RFID技术研究 12

3.1 ZigBee技术 12

3.1.1 ZigBee协议栈概述 12

3.1.2 ZigBee网络设备及拓扑结构 13

3.1.3 ZigBee技术定位原理 14

3.1.4 ZigBee技术系统特点 15

3.1.5 ZigBee技术应用实例 15

3.2 RFID技术分析 16

3.2.1 RFID基本概念 16

3.2.2 RFID 系统组成 16

3.2.3 RFID的工作原理 17

3.2.4 RFID技术系统特点 18

3.2.5 RFID技术应用实例 19

3.3 技术对比 19

3.4 本章小结 20

第4章 matlab仿真 21

4.1 重要代码段 21

4.2 测试结果及分析 21

4.3误差分析 23

4.4 本章小结 23

第5章 结论与展望 24

5.1 本文的主要内容 24

5.2 今后的工作展望 24

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

物联网，是21世纪信息产业发展的新兴领域，有可能将会主导信息行业的第三次革命浪潮。近年来，物联网研究及其相关技术，已显示出一定量的繁荣发展。加强网络技术及其应用的研发已经慢慢被天下列国提高到了国家发展策略方面。

1.1引言

随着基于数据和多媒体的交易服务持续增长和发展，人们正意识到对提供定位和导航的业务的殷切索求。户外环境中，GPS被普遍应用在汽车向导，医学援助等领域。然而，在与人们日常作息生活密切相关的室内环境中，因为建筑遮拦、纷繁的电磁环境的影响，使GPS的定位准确度和可依赖性都显著下降，GPS技术在户内获得的定位结果不能让人十分满意。另一方面，大型的复杂的室内环境，如：机场大厅，商场仓库，展览厅，地下泊车场，煤矿山等境况中，我们为达到合理调配资源、提升办事质量和保证公共安全等目的，又需要较为准确的位置信息，因此，人们正在对已成为当前热点研究课题的室内定位技术应用及其服务展开深入研究。怎样攻克建筑原料、物件摆放和建筑构造在定位过程所造成的影响，保证室内定位正确和可信的结果，是户内位置感知的难点。

基于室内环境定位及跟踪等功能要求，室内环境下的跟踪定位系统设计时必须将以下因素作为考虑重点：